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固體如何化身為液體？揭開熔化過程的神秘面紗！
熔化，即融合，是一種物理過程，導致物質從固體相變化為液體相的現象。當固體的內部能量增加時，通常是通過熱量或壓力的應用，這使得物質的溫度達到熔化點。在熔化點，固體中離子或分子的有序結構崩潰，轉變為一種較不有序的狀態，最終固體熔化成為液體。
熔化過程中，熔融狀態的物質當溫度升高時，通常黏度會降低。
不過，有一個例外，那就是元素硫，其黏度會在160 °C至180 °C之間因聚合反應而增加。一些有機化合物則通過中間相，即固液之間的部分有序狀態進行熔化。
熔化過程的熱力學分析
從熱力學的角度看，在熔化點時，物質的吉布斯自由能變化 (∆G) 為零，但焓 (H) 和熵 (S) 的變化卻不為零，分別被稱為融合焓（或潛熱）和融合熵。因此，熔化被歸類為一階相變化。熔化發生的條件是液體的吉布斯自由能低於固體的自由能，這一現象受環境壓力影響。
在某些適當的恆壓條件下，將熱量從氦-3和氦-4中移除，才會形成熔化狀態，這使它們成為熔化過程中的特例。
在熔化的理論基準中，林德曼準則和博恩準則常被用來分析熔化條件。林德曼準則表示熔化是因為「振動不穩定性」的結果，例如，當原子的熱振動的平均幅度與原子間距相比相對較高時，晶體就會熔化。博恩準則則是基於剛性殘缺的理論，導致當晶體無法承受負荷時會變為液體。
超冷卻與超加熱
在標準條件下，物質的熔化點是其特徵性質，通常等於其冰點。然而，在仔細創造的條件下，超冷卻或超加熱的現象可以發生。比如，水在非常乾淨的玻璃表面上經常會在冰點以下超冷卻多度而不結冰。純水的精細乳液能夠在−38 °C下冷卻而不發生冰晶核生成。
在穩定的情況下，物料中缺乏觸發冷卻變化的因素，使得超冷卻現象在某些情況下可能出現，這會對熔化過程產生影響。
玻璃狀態及其特性
玻璃是一種無定形固體，通常在熔融材料快速冷卻到其玻璃轉變溫度而不會形成規則的晶格的情況下產生。固體的特點是其分子間的高連接性，而流體則具備較低的結構連接性。熔化過程可以被認為是粒子間的連接中斷。換句話說，當斷裂的鍵形成一種集聚結構時，就會導致無定形材料的熔化。
超短脈衝物理學中的非熱熔化
在超短脈衝激光物理中，一種稱為非熱熔化的現象可能會發生。這並不是由於原子動能增加，而是由於電子激發導致的原子間勢能變化。在這一過程中，加熱電子可能會破壞原子間的聯結，導致材料熔化，這一切都發生在原子溫度未增加的情況下。
這一現象在基因學中也有所應用，當所謂的DNA熔化發生時，則是通過加熱或化學試劑將雙鏈DNA分開為兩條單鏈。
熔化過程不僅在物理學中具有重要意義，還關聯到日常生活和眾多科學領域。隨著對這一過程的深入理解，我們可能將能夠更好地利用它來創造新的材料及技術。人們可以問自己，這些熔化過程可能會引領我們探索何種全新的科技應用呢？
